المقابل المباشر لمحرك الاحتراق الخارجي هو محرك الاحتراق الداخلي؛ ففي محركات الاحتراق الداخلي يحدث اشتعال الوقود واحتراقه داخل حجر الاحتراق أو الأسطوانة نفسها، ما يؤدي إلى تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة ميكانيكية مباشرة عبر دفع المكابس أو تدوير التوربينات. من أمثلة محركات الاحتراق الداخلي محرك البنزين ومحرك الديزل ومحركات الاحتراق الموجه مثل دورة أوتو ودورة ديزل، وتتميّز بكثافة طاقة أعلى واستجابة أسرع وغالباً بكفاءة أفضل في التطبيقات المتنقلة بالمقارنة مع محركات الاحتراق الخارجي مثل محرك البخار الذي يحرق الوقود خارج غرفة العمل وينقل الطاقة عبر سائل وسيط.